Автогенераторный измеритель электропроводности слабопроводящих сред

Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ1907464(23) ПриоритетОпубликовано 230282, Бюллетень Й 9 7Дата опубликования описания 2302 я 2 151 М. Кп.з С 01 Н 27/22 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Э.И.Арш, В.С.Хандецкий и С.В.СеребренниковДнепропетровский ордена Трудового Красного Зн енйгосударственный университет им. 300-летияаквоссоединения Украины с Россиейс 1(54) АВТОГЕНЕРАТОРНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ СЛАБОПРОВОДЯЩИХ СРЕДИзобретение относится к автогенераторным приборам для измерения электропроводности слабопроводных сред.Известно устройство для измерения физических характеристик средсодержащее двухконтурный измерительный автогенератор с частотоэадающим контуром, стабилизированным пъеэорезонатором, и с параметрическим датчиком во внешнем контуре,а также амплитудный детектор с эмиттерным повторителем на входе, цепь компенсации начального уровня сигнала и регистрирующий прибор. При контроле электропроводности слабопроводящих сред амплитудный сигнал, снимаемый с внутреннего контура автогенератора, определяется в основном величиной внесенного в вихретоновый датчик реактивного сопротивления и мало зависит от величины внесенного активного сопротивления. При достаточно большой добротности контуров, система обладает высокой чувствительностью (1. Недостатком такого устройства является наличие погрешности, связанной с влиянием изменения зазора между датчиком и образцом на сигнал прибора. Наиболее блиэким к изобретениюпо технической сущности являетсяавтогенераторный измеритель электро.проводности слабопроводящих сред,содержащий двухконтурный автогенератор с кварцевой стабилизацией частоты и с параметрическим вихретоковым преобразователем во втором контуре, одноконтурный автогенератор,содержащий в качестве колебательногоконтура второй контур двухконтурногоавтогенератора, два амплитудных детектора, подключенных входами к первому и второму колебательным конту рам, блок деления, входы которогоподключены к выходам амплитудных детекторов , а выход - к входу регистрирующего прибора (2.Недостатком известного являетсявлияние изменений междуэлектродныхемкостей транзистора одноконтурногсавтогенератора , при изменении контура в процессе. измерений. Это ограничивает точность измерений и особенно сказывается вдиапаэоне высокихчастот.,Кроме того, амплитудный сигнал одноконтурного автогенератора,содержащего параметрический вихретоковый датчик в контуре, связанный восновном с изменением активногосопротивления датчика занисит от изменения его реактивного сопротивления, что увеличивает погрешность измерений.Цель изобретения - повышение точности измерения автогенераторных измерителей электропронодности слабопроводящих сред.Поставленная цель достигается тем,что в автогенераторный измерительэлектропроводности слабопронодящихсред, содержащий двухконтурный генератор на Л - диоде с последовательным питанием и с параметрическимвихретоковым преобразователем вовтором контуре, двухполюсник, состоящий иэ двух параллельно и встречно включенных диодных цепочек, подключенный одим полюсом к - диоду,два амплитудных детектора, выходы которых соединены с входами блока деления,подключенного к регистрирующему прибору, нведены третий параллельный колебательный контур с параметрическим вихретоковым преобразователем, управляемый резистор, трифильтра,и третий амплитудный детектор,причем третий контур включен между другим плюсом днухполюсника и первымконтуром, первый фильтр соединен свходом первого амплитудного детектора и с одним иэ выводов третьего кон- ЗОтура, второй Фильтр соединен с входом второго амплитудного детектора,с другим полюсом двухполюсника, сдругим выводом третьего параллельного колебательного контура, .с входомтретьего Фильтра, ныход которого через третий амплитудный детектор соединен с управляющим электродом управляемого резистора, подключенногопараллельно первому контуру,На чертеже приведена функциональная электрическая схема измерителя.Измеритель содержит- диод,состоящий из полевых транзисторов 1 и2 с противоположными проводимостями,двухполюсник, состоящий из двух параллельно и встречно включенных диодных цепочек 3 и 4, параллельный колебательный контур, состояций изконденсатора 5 и параметрическоговихретокового преобразователя б; сис-тему из двух связанных контуров,состоящую из конденсаторов 7 - 9, катушки индуктивности 10 и параметрического вихретокового преобразователя 11; управляемый резистор 12, триЫфильтра 13-15; три амлитудных детектора 16-18; блок деления 19 и регистрирующий прибор 20. Истоки транзисторов 1 с и-каналом и 2 с р-каналомсоединены между собой, затвор тран- Щзистора 1 подключен к стоку транзистора 2 и к общей шине устройства.Затвор транзистора 2 подключен кстоку транзистора 1 и к первому попюсу двухполюсннка, состоящего из 65 параллельно и встречно нключенных диодных цепочек 3 и 4, Ко второму полюсу двухполюсника подключен третий колебательный контур, содержащий конденсатор 5 и параметрический нихретоковый преобразователь б. Первый контур, содержащий конденсатор 7 и катушку индуктивности 10 включен между третьим контуром и положительным зажимом источника питания. Второй контур, состоящий иэ конденсатора 9 и параметрического вихретокового преобразователя 11, конструктивно объединенного с параметрическим вихретоковым преобразователем б, связан через конденсатор 8 с первым контуром. Управляемый резистор 12 параллельно подключен к первому контуру. Входы Фильтров 13 и 15 подключены к точке соединения третьего контура и двухполюсника. Вход Фильтра 14 подключен к первому и третьему контурам. Выходы фильтров 13- 15 подключены к входам амплитудных детекторов 16-18 соответственно.управляющий электрод управляемого резистора 12 подключен к выходу амплитудного детектора 18. Первый и второй входы блока деления 19 подключены соответственно к ныходам амплитудных детекторов 1 Ь и 17, а выход блока деления,19 подключен к входу регистрирующего прибора 20,Измеритель работает следующим образом.Автогенератор, содержащий н качестве нелинейного элемента Л-диод, последовательно соединеный с двухполюсником, из диодных цепочек 3 и 4 генерирует одновременно дна колебания на близких частотах й; и Й. Количество последовательно соединенных диодов в цепочках 3 и 4 выбирается таким, чтобы обеспечить баланс амплитуд автогенератора. Параметрические вихретоковые преобразователи б и 11 конструктивно объединены так, что оба параметрических вихретоковых преобразователя б и 11 контролируют один и тот же объем образца, а связь между ними мала. Это достигается, например, тем,что параметрические вихретоковье преобразователи, б и 11 выполнены на двух П-образных магнитопроводах, расположенных перпендикулярно друг другу так, что их торцы образуют вершины квадрата.При внесение в поле параметрических вихретоковых преобразователей б и 11 слабопроводящей среды, активные и реактинные составляющие их сопротивлений изменяются, причем активные сопротивлений увеличиваются приблизительно на одну и ту же величину ВЕкМ),а реактивные - уменьшаются на Х ЕЯ, где 1 Ек ф) и "еч Ф)- внесенные сопротивления, Д - элек907464 ственно этому изменяется напряжениена управляющем электроде упранляемого резистора 12. Этот привод кизменению степени шунтирования первого контура, что компенсирует изменение его добротности за счет влияния ВЗ третьего контура.Таким образом, экспериментальноподтверждено, что сигналы, снимаемыес амплитудных детекторов 16 и 17 ипропорциональные соотнетственно1 нЮ и )(к 6), практически не влияют друг на друга,что одновременнос исключением влияния междуэлектродных емкостей транзистора одноконтурного автогенератора повышает точностьизмерений по сравнению с известным. Формула изобретения 55 40 тропроводность образца. Изменение амплитуды гармонического напряжения на первом колебательном контуре в широком диапазоне изменения В, пропорционально величине )б) и не занисит от 1 н (б) .Амплитудный сигнал, снимается с третьего контура, при внесении в поле параметрического вихретокового преобразователя 6, слабопроводящей среды практически определяется величинойз 6)После амплитудных детекторов 16 и 1 1 аналоговые сигналы, пропорциональные, соответственно, Х( 6) и и(б) , поступают на блок деления 19 выходное напряжение которого, пропорциональное отношению Р(Я),Х(6),поступает на Регистрирующий прибор 20.Учитывая, что линия отвода параметрических вихретоковых преобразователей б и 10 близки к прямым, то при изменении зазора между параметрическим вихретоковым преобразователем и образцом величина 11,5): ф" изменится незначительно.Х Следует отметить также, что вследствие измерения не фазового угла М(б), а его тангенса: ( ), чувствительность высока, так как при(6) "90, 11;6) 6." и соответственно этому малые изменения 6 приводят к значительным изменениям величины(б) Проведенные эксперименты показали,что при изменении реактивного сопротивления Х, внесенного в первый контур, в пределах 1,3-2,3 кОм, величина напряжения на выходе амплитудногодетектора 17 изменяется н 6 раз, приэтом напряжение на выходе амплитудного детектора 16 практически неизменно, Частоты Еи 1близки по величине Я)Г 1: ,5-1, и при изменении величины Х в указанных пределах изменяются незначительно - не более,чем на 1-2 Ъ относительно среднего значения.При изменении эквивалентного сопротивления В з третьего контура в пределах 10-60 кОм напряжение на выходе амплитудного детектора 16 изменяется примерно в 1,5-2 раза. Однако при этом в 1,2-1,5 раза изменяется напряжение, генерируемое на частоте Йл, что является помехой.С целью уменьшения влияния изменения Вэ третьего контура на сигнал амплитудного детектора 1 1 первый контур зашунтирован управляемым резистором 12. При изменении Вэ третьего контура изменяется амплитуда напряжения,генерируемого на частоте Е . Соответ 20 25 30 35 40 45 50 Автогенераторный измеритель электропроводности слабопроводящих сред, содержащий двухконтурный автогенератор на л -диоде с последовательным питанием и с параметрическим вихретоковым преобразователем во втором контуре, двухполюсника, состоящий из двух параллельно и встречно включенных диодных цепочек, подключенный одним полюсом к Л -диоду, дна амплитудных детектора, выходы которых соединены с входами блока деления, подключенного к Регистрирующему пРибоРУ, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности измерения, в него введены третий параллельный колебательный контур с параметрическим вихретоковым преобразователем, управляемый резистор, три фильтра,и третий амплитудный детектор, причем третий контур включен между другим полюсом двухполюсника, и первым контуром, первый фильтр соединен с входом первого амплитудного детектора и с одним из выводов третьего контура, второй фильтр соединен с входом второго амплитудного детектора, с другим полюсом двухполюсника и с другим выводом третьего параллельного колебательного контура, с входом третьего фильтра, выход которого через третий амплитудный детектор соединен с управляющим электродом управляемого резистора, подключенного параллельно первому контуру. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР У 497537, кл. 6 01 М 33/ОО 18.04.73 2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2727855,кл.С 01 И 27/22,1979 (прототип).907464 Составитель Л.СотниковаРедактор Р.Цицика Техред Ж.Кастелевич орректор В.Бутяга 83/54 ВНИИП Тираж 719Государственного комитета СССделам иэобретений и открытийМосква, Ж, Раушская наб. 4 исн а 1130 филиал ППП Патент, г,ужгород, ул.Проектна